动力电池PACK电芯选型(完全篇)【上篇】设计一款动力电池包,电芯放电能力怎么选?作为一个动力电池包设计者,你可能属于电池厂家的工程技术部门,也可能是独立的第三方电池包设计公司,还可能是主机厂的员工。
如果是后两种情形,你就很有可能遇到题目中的问题,面对一个特定车型的需求,需要选取怎样的电芯加以排列,才能恰到好处的满足车辆的全部工况需求呢?我们先来选对于工作表现最重要的电芯放电性能。
放电特性可以主要的拆分成3个要点来看:放电曲线趋势,放电倍率和脉冲特性。
1. 放电曲线趋势放电特性曲线的趋势,主要关注电芯放电曲线的斜率。
不同类型的电芯,基本的放电趋势是不同的。
磷酸铁锂,在放电初期电压快速下降以后,电压在相当长的一段时间处于一个平台内,荷电量降低,电压变化很小;三元锂电池,则相对来说,放电期间电压下降速率较高,显示出明显的斜率。
如下面三幅图所示。
磷酸铁锂放电曲线三元锂电放电曲线各种电池常温放电曲线具有倾斜放电曲线的电池所输送的功率在整个放电周期中逐渐下降。
这可能会导致高功率应用在放电后期结束时出现问题。
对于需要稳定电源电压的低功率应用,如果斜率太陡,可能需要安装稳压器。
这通常不适用于高功率应用,因为稳压器的损耗会消耗电池太多功率。
*温度因素影响电池的放电特性,受到环境温度的影响极为明显。
如果车辆的目标销售地区最低温度在0℃以下,在某些含水电解液的电池中,电解液本身可能会冻结;即使有机电解液不会冻结,电池性能下降也非常明显,就需要考虑低温对电池的影响问题。
如果是在环境温度极高的环境使用动力电池,电极活性材料在高温下容易与电解液发生反应,可能带来容量上的损失,还可能造成安全风险。
在电池能够承受的温度范围内,电池性能通常随温度的提高而提高,比如容量增大,内阻减小。
每种电芯都有一个最适宜的工作温度,最理想情况是给电池创造出这个适宜的工作温度,偏高或者偏低的温度都会影响循环寿命,是已经被很多实验证明了的。
从图中可以看到,不同温度下的放电曲线会发生整体偏移,趋势基本平行或者斜率略微发生变化。